BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Cocor Bebek ( Kalanchoe pinnata ) 2.1.1 Taksonomi Cocor bebek merupakan tanaman asli dari Madagaskar. Kesamaan iklim dan cuaca yang hampir sama dengan Indonesia, membuat cocor bebek tumbuh subur dan semakin dikenal oleh masyarakat sebagai bahan obat alternatif (Putri, 2011). Cocor bebek termasuk pada suku Crassulaceae, Crassulaceae, tanaman ini tersebar di daerah tropis, ditanam di halaman rumah sebagai tanaman hias yang berguna atau tumbuh liar di tepi jurang, tepi jalan, dan tempat-tempat lain yang tanahnya berbatu pada daerah panas dan kering (Ahira, 2008). Cocor bebek memiliki rasa agak asam, sifatnya dingin, baunya lemah, dan astrigen. astrigen. Cocor bebek bisa dimanfaatkan sebagai antiradang, antiseptik, penghenti pendarahan, peluruh dahak ( ekspektoran), ekspektoran), peluruh kencing (diuretik ( diuretik ), ), pereda demam, penyejuk, mengurangi bengkak, dan pembersih darah. Selain itu daun cocor bebek berkhasiat untuk mengatasi kulit terkelupas, radang payudara, radang amandel, radang lambung, radang telinga luar, rheumatik, memar, tulang patah, wasir, diare, disentri, luka darah, luka bakar dan luka akibat tersiram air panas (Ahira, 2008). Untuk dapat mengenal tanaman ini lebih dalam, perlu diketahui morfologi dan klasifikasi dari tanaman tersebut. Adapun klasifikasi biologi dari tanaman cocor bebek adalah (Fitrah, 2010): Kingdom
: Plantae
5
6
Subkingdom
: Tracheobionta
Superdivision
: Spermatophyta
Division
: Magnoliophyta
Class
: Magnoliopsida
Subclass
: Rosidae
Ordo
: Rosales
Family
: Crassulaceae
Genus
: Kalanchoe
Species
: Kalanchoe Blossfeldiana Poelln
Gambar 2.1 Morfologi Tanaman Cocor Bebek ; daun berwarna hijau muda ini memiliki daging tebal dan banyak kandungan air didalamnya (Sumber: flickr.com)
2.1.2 Nama Lokal Buntiris, jampe, jukut kawasa, tere, ceker itik (Sunda), suru bebek, cocor bebek, teres, tuju dengen (Jawa), didingin beueu (Aceh), mamala (Halmahera), rau kufiri (Ternate), kabi-kabi (Tidore), daun ancar bebek, daun ghemet (Madura), lou di sheng gen (China).
7
2.1.3 Morfologi Cocor Bebek Morfologi tanaman Cocor Bebek adalah sebagai berikut: 1. Bunga Bentuk malai, mahkota bentuk corong warna merah. Kelopak berdaun lekat. 2. Buah Kotak, warna ungu bernoda putih. buah silindris, melembung, 1,5 - 4 cm panjangnya, taju pendek. Mahkota bentuk periuk atau lonceng, jelas menyempit di atas pangkal yang melebar, di atasnya lagi melebar, panjang 3,5 - 5,5 cm, bagian yang muncul di atas kelopak merah, pangkal tabung dengan 8 lipatan yang dalam, taju bulat telur bentuk lanset, bentuk ekor yang meruncing. Benang sari, dua lingkaran. Tangkai putik panjang. Helaian sisik segi empat (Kristio, 2007). 3. Batang Segi empat, lunak, beruas, warna hijau. Batang segi empat tumpul atau hampir membulat, bunga berbilangan atau kelipatan empat, menggantung, pada malai yang tegak tidak rapat (Kristio, 2007). 4. Daun Berbatang basah, daun tebal pinggir beringgit, banyak mengandung air, bentuk daunnya lonjong atau bundar panjang, panjang 5 - 20 cm, lebar 2,5 -15 cm, ujung daun tumpul, pangkal membundar, permukaan daun gundul, warna hijau sampai hijau keabu-abuan. Daun tunggal atau kelihatan seolah-olah berbilang 3 atau menyirip berdaun 5. Daun atau tajunya memanjang atau oval, dengan ujung yang tumpul, beringgit atau beringgit rangkap, 5 - 20 kali 2,5 - 15 cm (Kristio, 2007).
8
2.1.4 Kandungan Aktif Cocor Bebek dan Manfaatnya sebagai Tanaman Obat Daun yang cukup tebal ini selain banyak mengandung air juga menyimpan berbagai bahan kimia yang bermanfaat bagi kesehatan. Cocor bebek yang mempunyai rasa sedikit asam, lunak, dan dingin ini juga mengandung zat asam lemon, zat asam apel, vitamin C, saponin, tanin, flavonoid, quercetin-3-diarabinoside, kaempferol-3-giocoside. Kandungan kimia tersebut membuat cocor bebek bisa digunakan untuk berbagai pengobatan (Putri, 2011). Cocor bebek selain antitumor juga mempunyai sifat antiradang, menghentikan pendarahan, mengurangi pembengkakan, dan mempercepat penyembuhan luka. Masyarakat China kerap menggunakan cocor bebek sebagai ramuan untuk mengatasi masalah pencernaan, muntah darah, serta gangguan pada telinga maupun tenggorokan. Kemudian cocor bebek digunakan untuk mengatasi trauma luka akibat kecelakaan, memar maupun pendarahan. Hal ini disebabkan sifatnya yang dingin (Putri, 2011). Masyarakat kepulauan Baham kerap menggunakan daun sejuk (cocor bebek), untuk mengatasi gangguan asam atau pernafasan. Lalu teh cocor bebek diminum untuk mengatasi rasa seperti terbakar di bagian dada. Sebenarnya bagian yang sering digunakan sebagai ramuan obat adalah daunnya. Namun tak jarang seluruh bagian tanaman ini digunakan sebagai ramuan dan belum ada diberitakan efek samping akibat penggunaan cocor bebek ini. Namun beberapa literatur menyarankan untuk tidak menggunakan ramuan tersebut pada orang yang berkulit sensitif akan mengakibatkan gatal atau menimbulkan lepuhan. Untuk itu jika ingin menggunakan ramuan ini berkonsultasilah lebih dahulu kepada ahli tanaman (Putri, 2011).
9
1. Flavonoid Flavonoid adalah senyawa yang tegabung dalam kelompok komponen fenolik ( polyphenol ) bersama dengan tannin dan merupakan senyawa non polar . Flavonoid dapat ditemukan dalam sel tumbuhan yang berfotosintesis, pada umumnya terdapat dalam buah-buahan, sayuran, kacang, biji-bijian, teh, dan madu. Fungsi flavonoid pada bunga untuk memberikan warna yang menarik, pada daun atau kulit buah sebagai pertahanan terhadap patogen seperti jamur dan sinar matahari. Senyawa ini juga berperan dalam fotosintesis, transfer energi, mengaktifkan hormon pertumbuhan dan meregulasi pertumbuhan tanaman (Tim and Andrew, 2005). Flavonoid dibagi menjadi 12 subgrup sesuai struktur
kimianya,
yaitu:
flavines,
flavonols,
flavanonols,
isoflavones,
anthocyanins, anthocyanidins, leucoanthosyanins, chalcones, dihydrochalcones, aurones, dan catechins (Machlin, 1991). Flavonoid berfungsi sebagai antibakteri dengan cara membentuk senyawa kompleks terhadap protein extraseluler yang mengganggu integritas membran sel bakteri. Senyawa flavonoid diduga mekanisme kerjanya adalah mendenaturasi protein sel bakteri dan merusak membran sel bakteri tanpa dapat diperbaiki lagi (Arsyi, 2008). Flavonoid bisa diekstraksi dengan menggunakan pelarut air, metanol dan etanol (Darusman, 2007). Flavonoid mempunyai macam efek, yaitu efek antitumor, anti HIV, immunostimulant, antioksidan, analgesik, antiradang (antiinflamasi), antivirus, antifungal, antidiare, antihepatotoksik, antihiperglikemik, dan sebagai vasodilator (de Padua et al , 1999). Efek flavonoid sebagai anti bakteri diduga karena kemampuannya berikatan dengan protein ekstraseluler dan membran sitoplasma dari kuman.
10
Semakin lipofilik suatu flavonoid, maka semakin kuat daya rusak flavonoid tersebut terhadap membran sitoplasma kuman (Tsuchiya et al , 1996). 2. Saponin Saponin adalah senyawa glikosida yang berfungsi sebagai detergen alami (Rao, 1996). Menurut Lacaille-Dubois dan Wagner (1996) aktivitas spesifik saponin meliputi aktivitas yang berhubungan dengan kanker seperti sitotoksik, antitumor, kemopreventif, antimutagen, dan yang menyangkut aktivitas antitumor, antiinflamatori dan antialergenik, imunomodulator, antivirus, antihepatotoksik, antidiabetes, antifungi, dan molusisidal. Efek saponin meliputi aktivitas pada sistem kardiovaskular dan aktivitas pada sifat darah (hemolisis, koagulasi, kolesterol), sistem saraf pusat, sistem endokrin, dan aktivitas lainnya. Saponin mampu berikatan dengan kolesterol, sedangkan saponin yang masuk kedalam saluran cerna tidak diserap oleh saluran pencernaan sehingga saponin beserta kolesterol yang terikat dapat keluar dari saluran cerna. Hal ini menyebabkan kadar kolesterol dalam tubuh dapat berkurang (Lipkin, 1995). Toksisitasnya mungkin karena dapat merendahkan tegangan permukaan (surface tension). Dengan hidrolisa lengkap akan dihasilkan sapogenin (aglikon) dan karbohidrat (hexose, pentose dan saccharic acid). Pada hewan ruminansia, saponin dapat digunakan sebagai antiprotozoa, karena mampu berikatan dengan kolesterol pada sel membran protozoa sehingga menyebabkan membrondisis pada sel membrane protozoa. Saponin dapat beraktivitas sebagai adjuvant pada vaksin
antiprotozoa
yang
nantinya
mampu
menghambat
perkembangan
sporozoit di dalam saluran pencernaan (Cheeke,1999). Saponin juga merupakan phytochemical yang berguna, antara lain
11
menunjukkan aktivitas antifungal dan antibakteri yang berspektrum luas. Sifat fisik saponin yaitu memiliki minimal 2 atom N yang dapat berupa amin primer, sekunder, dan tertier. Sedangkan secara kimia, saponin bersifat basa (tergantung dari struktur molekul dan gugus fungsionalnya). Saponin mempunyai kerja merusak membran plasma
dari bakteri (Hopkins, 1995). Saponin juga
bekerja dengan menghambat enzim DNA polymerase sehingga terjadi hambatan pada sintesa asam nukleat bakteri. Selain bakteri, saponin juga menghambat pertumbuhan jamur (Davidson, 2004). 3. Tanin Tanin merupakan salah satu senyawa kimiawi yang termasuk dalam golongan polifenol yang diduga dapat mengikat salah satu protein yang dimiliki oleh bakteri yaitu adhesin dan apabila hal ini terjadi maka dapat merusak ketersediaan reseptor pada permukaan sel bakteri. Tanin juga telah dibuktikan dapat membentuk kompleks senyawa yang irreversibel dengan prolin, suatu protein lengkap, yang mana ikatan ini mempunyai efek penghambatan sintesis protein untuk pembentukan dinding sel (Agnol et.al., 2003). Tannin umumnya banyak ditemukan pada tumbuh-tumbuhan (akar, daun, buah, dan biji) dan tanaman berkayu dengan konsentrasi tinggi, merupakan metabolit sekunder tumbuhan, non-nitrogen dan fenolik di alam. Fungsi tannin adalah sebagai sistem pertahanan tumbuhan melawan serangan mikroba dan hewan-hewan melalui kemampuan mereka mengkonstriksikan jaringan lunak dan membentuk kompleks bersama protein dan polisakarida (Aguilera et al., 2007). Polifenol yang terdiri atas tanin, flavonoid dan asam fenolat merupakan komponen yang paling menonjol dalam kaitannya dengan aktivitas antibakteri. Tanin memiliki aktivitas antibakteri, secara garis besar mekanisme yang
12
diperkirakan adalah sebagai berikut : toksisitas tanin dapat merusak membran sel bakteri, senyawa astringent tanin dapat menginduksi pembentukan kompleks senyawa ikatan terhadap enzim atau subtrat bakteri dan pembentukan suatu kompleks ikatan tanin terhadap ion logam yang dapat menambah daya toksisitas tanin itu sendiri (Akiyama, 2001). Untuk membedakan tannin dengan senyawa sekunder lainnya, dapat dilihat dari sifat-sifat tannin itu sendiri: 1. Sifat fisika
Apabila dilarutkan dengan air, tannin akan membentuk koloiddan akan memiliki rasa asam dan sepat.
Apabila dicampur dengan alkaloid dan glatin, makaakan terbentuk endapan.
Tidak dapat mengkristal.
2. Sifat kimia
Merupakan senyawa kompleks yang memiliki bentuk campuran polifenol yang sulit untuk dipisahkan sehingga sulit membentuk kristal.
Tanin dapat diidentifikasi dengan menggunakan kromatografi.
Senyawa fenol yang ada pada tanin mempunyai aksi adstrigensia, antiseptik, dan pemberi warna.
Sementara menurut Ajizah (2004), tanin diduga dapat mengkerutkan dinding sel atau membran sel sehingga mengganggu permeabilitas sel itu sendiri. Akibat terganggunya permeabilitas, sel tidak dapat melakukan aktivitas hidup sehingga pertumbuhannya terhambat atau bahkan mati. Masduki (1996) menyatakan
bahwa
tanin
mempunyai
daya
antibakteri
dengan
cara
13
mempresipitasi protein, karena diduga tanin mempunyai efek yang sama dengan senyawa fenolik. Efek antibakteri tanin antara lain melalui: reaksi dengan membran sel, inaktivasi enzim, dan destruksi atau inaktivasi fungsi materi genetik. Tanin menyebabkan denaturasi protein dengan membentuk kompleks dengan protein melalui kekuatan nonspesifik seperti ikatan hidrogen dan efek hidrofobik , sebagaimana pembentukan ikatan kovalen, menginaktifkan adhesin bakteri (molekul untuk menempel pada sel inang), menstimulasi sel-sel fagosit yang berperan dalam respon imun selular (Asti, 2009) 2.2 Escherichia coli 2.2.1 Taksonomi Escherichia coli adalah jenis bakteri gram negatif berbentuk batang dari famili
Enterobactericeae dengan
genus
Escherichia.
Enterobactericeae
merupakan kelompok bakteri heterogen yang habitat alaminya adalah di saluran pencernaan manusia dan hewan. Contoh lain dari famili Enterobactericeae adalah kelompok Shigella, Salmonella, Klebsiella, Proteus, Enterobacter, Serratia dan lainnya. Dalam genus Escherichia terdapat enam jenis species dan lima di antaranya berhubungan dengan penyakit pada manusia.
Escherihia coli
bertanggung jawab pada semua infeksi klinis yang disebabkan oleh genus Escherichia, sementara species lainnya menyebabkan infeksi klinis kurang dari 1% (Brooks et al., 2004). Escherichia coli adalah bakteri yang bertempat tinggal sebagai normal flora di usus besar manusia, hewan, dan insekta. Selain tentunya dapat dengan mudah dijumpai di tanah, air, sampah. Escherichia vulneris dahulu dimasukkan dalam enteric group 21, juga dapat diisolasi dari infeksi luka. Escherichia
14
adecarboxylata adalah isolat manusia yang jarang ditemukan dan dikelompokkan ke dalam enteric group 41 oleh CDC (Centers of Disease Control) dan diklasifikasikan
sebagai
Enterobacter agglomerans oleh
center
lainnya.
Escherichia hermani dahulu diklasifikasikan sebagai enteric group 11, bisa diperoleh dari isolat darah dan cairan spinal. Escherichia ergusoni dahulu merupakan enteric group 10 , dapat diisolasi dari darah dan saluran kemih tetapi pada awalnya hanya dapat diperoleh dari tinja dan hewan. Escherichia blattae tidak dapat diisolasi dari manusia, tetapi dari usus kecoak (Dzen, dkk., 2003). Escherichia coli adalah spesies bakteri yang sering diisolasi dari spesimen klinik, lebih sering digunakan sebagai objek dalam penelitian ilmiah dibandingkan dengan mikroorganisme lainnya, juga telah digunakan sebagai organisme indikator dalam menilai kualitas air. Organisme ini merupakan penghuni utama usus besar dan merupakan isolat penyebab utama infeksi saluran kemih dan luka infeksi, pneumonia, meningitis dan septisemia. Penelitian-penelitian baru menyatakan bahwa galur tertentu dari Escherichia coli juga merupakan patogen intestinal dan menyebabkan berbagai penyakit gastrointestinal (Power et al., 2005; Greenwood, 1992).
2.2.2 Morfologi Eschericia coli yang merupakan bakteri Enterobactericeae gram negatif berbentuk batang (basil), berukuran kecil (0.5 x 3.0 mikrometer) dan tidak membentuk spora (Greenwood, 1992). Memiliki fimbria atau pili yang bertanggung jawab pada perlekatan antar bakteri, perlekatan antar sel hospes dan bakteriofaga. Dinding sel terdiri atas murein, lipoprotein, fosfolipid, protein, dan lipopolisakarida (LPS), semuanya tersusun menjadi lapisan-lapisan. Lapisan murein-lipiprotein merupakan 20% dari dinding sel dan bertanggung jawab pada
15
rigiditas seluler. Sisanya 80% berkaitan dengan lipid dari lipoprotein untuk membentuk lipid bilayer . LPS mengandung rantai polisakarida khusus yang menentukan antigenitas dari berbagai spesies dan bertanggung jawab pada aktifitas endotoksik (Elena et al., 2005; Dzen, dkk., 2003).
Gambar 2.2 Escherichia coli pada Media Eosin Methylen Blue (EMB); Escherichia coli akan memberikan warna yang khas yaitu berwarna gelap dan metalik pada bagian tengahnya (Sumber: fedcosierra.com)
2.2.3 Struktur Antigen Pembagian antigen
Escherichia
coli berdasarkan reaksi serologis
terutama ditentukan atas tipe antigen O (lipopolisakarida), tipe antigen H (flagela), dan tipe antigen K (kapsuler). Terdapat lebih dari 164 antigen O, 100 antigen K, dan 50 antigen H untuk Escherichia coli . antigen H selanjutnya akan dibagi menjadi subgrup L, A, dan B. Penentuan profil antigen dari berbagai galur berguna untuk penelitian epidemiologi dan beberapa penelitian menyangkut penyakit diare. Contohnya serotipe O157:H7 memproduksi Shigalike toxin yang bertanggung jawab pada kolitis hemoragik sedangkan serotipe O78:H11 dan O78:H12 hampir semuanya adalah enterotoksigenik (Dzen, dkk., 2003). Antigen
O
adalah
antigen
di
bagian
terluar
dari
dinding
sel
lipopolisakarida dan terdiri atas unit-unit polisakarida berulang (oligosakarida). Beberapa antigen O mengandung gugus gula yang unik, tahan panas, dan
16
alkohol dan biasanya dapat dideteksi dengan aglutinasi bakteri. Antigen ini tersusun atas senyawa LPS yang teridiri atas tiga region: 1. Region I: antigen dinding sel, merupakan polimer dari unit-unit oligosakarida yang telah dijelaskan sebelumnya. 2. Region II: melekat pada dinding antigen O, terdiri atas core polysaccharide yang konstan terdapat dalam genus tertentu tetapi berbeda antar spesies. 3. Region III:
lipid A, melekat pada region II melalui 2-keto-3-
deoksioktanat (KDO). Unit dasar lipid A adalah disakarida yang melekat pada lima atau enam asam lemak. Secara struktural lipid A meningkatkan asam lemak murein-lipoprotein dinding sel. Selain digunakan sebagai tanda serologik, LPS juga berperan sebagai faktor virulensi penting oleh toksik (endotoksin). Di samping itu, antigen O dapat meningkatkan perlekatan organisme pada hospes (Brooks et al., 2004; Dzen, dkk., 2003). Antigen K (kapsuler) terletak lebih eksternal dibandingkan antigen O. Antigen K dari spesies Klebsiella tampak dengan jelas membentuk kapsul yang besar mengelilingi antigen O dan H (somatik). Pada genus bakteri lain, antigen K hanya merupakan lapisan tipis mengelilingi sel bakteri. Antigen K dari Escherichia coli berupa senyawa protein (bukan polisakarida) dan membentuk suatu fimbria. Antigen H (berlokasi di flagela) adalah protein yang dapat didenaturasi dengan pemanasan atau alkohol. Antigen H dapat diaglutinasikan oleh anti-H antibodi terutama IgG. Faktor penentu dari antigen ini adalah fungsi rantai asam amino pada protein flagelata yang disebut flagelin. Dalam serotipe tunggal, antigen H bisa berada dalam satu atau dua bentuk yang disebut antigen
17
H fase 1 dan antigen H fase 2. Dua bentuk antigen ini terjadi karena ada mikroorganisme yang cenderung berubah dari fase satu ke fase lain. Antigen ini bisa mengganggu aglutinasi oleh antibodi terhadap antigen O (Dzen, dkk., 2003; Brooks et al., 2004; Anonymous, 2009).
2.2.4 Ciri-Ciri Pertumbuhan Escherichia coli merupakan bakteri fakultatif anaerob, kemoorganotropik, mempunyai tipe metabolisme fermentasi dan respirasi tetapi pertumbuhannya paling sedikit banyak di bawah keadaan anaerob. Pertumbuhan yang baik pada suhu optimal 37°C pada media yang mengandung 1% peptone sebagai sumber karbon dan nitrogen. Escherichia coli merupakan bakteri gram negatif, berbentuk batang, uji indole positif dan mampu memfermentasi berbagai karbohidrat seperti glukosa, laktosa, manitol dan arabinosa. 1. Media Eosin Methylene Blue Media ini mempunyai keistimewaan mengandung laktosa dan berfungsi untuk memilah bakteri yang memfermentasi laktosa seperti Escherichia coli dengan bakteri yang tidak memfermentasikan laktosa seperti Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa dan Salmonella. Bakteri yang memfermentasi laktosa menghasilkan koloni dengan inti berwarna gelap dengan kilap logam, sedangkan bakteri lain yang dapat tumbuh koloninya tidak berwarna. Adanya eosin dan methylen blue membantu mempertajam perbedaan tersebut. Namun demikian jika media ini digunakan pada tahap awal, karena kuman lain juga tumbuh
terutama
menimbulkan
Pseudomonas
keraguan.
aeruginosa dan
Bagaimanapun
media
ini
Salmonella sangat
mengkonfirmasi bahwa kontaminan tersebut adalah Escherichia coli.
sp dapat baik
untuk
18
2. Media MacConkey Agar Media ini mempunyai keistimewaan memilah bakteri enterik gram negatif yang memfermentasi laktosa, karena media ini mengandung laktosa, crystal violet dan neutral red bile salt . Kemampuan Escherichia coli memfermentasi laktosa menyebabkan penurunan pH, sehingga mempermudah absorpsi neutral red untuk mengubah koloni menjadi merah bata dan bile/ empedu diendapkan. Koloni lain (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa dan Salmonella), bila tumbuh tidak akan berwarna karena tidak mampu memfermentasi laktosa. Bakteri lain yang dapat tumbuh pada media ini antara lain Enterobacter, Proteus, Shigella, Aerobacter, Enterococcus. 3. Media MacConkey Broth Media ini bermanfaat sekali dalam memilah Escherichia coli dari bakteri lain terutama Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa dan Salmonella. Adanya Oxgall dalam media berperanan dalam menghambat bakteri gram positif lain seperti Staphylococcus aureus. Kandungan laktosa sangat penting untuk memilah Escherichia coli dari bakteri lain yang tidak memfermentasi laktosa, terutama Pseudomonas aeruginosa dan Salmonella. Fermentasi laktosa oleh Escherichia coli menyebabkan pH turun. Kondisi asam akan menyebabkan bromo cresol purple (media berwarna ungu) berubah menjadi kuning (media berwarna kuning) dan adanya pembentukan gas yang dapat diamati pada tabung durham. Sedangkan Salmonella dan Pseudomonas aeruginosa tidak dapat mengubah warna media karena tidak memfermentasi laktosa, sedangkan bakteri lain yang mampu memfermetasi laktosa dan mempunyai ekspresi pada media seperti Escherichia coli adalah Enterobacter aerogenes. Adapun cara memilah Escherichia aerogenes antara lain dengan reaksi indole. Escherichia coli
19
mempunyai reaksi positif, sedang Escherichia aerogenes bereaksi negatif. Dengan sifat tersebut media ini sangat baik untuk memilah Escherichia coli dari bakteri
lain
pada
tahap
awal
terutama
Pseudomonas
aeruginosa;
Staphylococcus aureus dan Salmonella (Suwandi, 1999). 2.2.5 Manifestasi Klinis Bakteri menimbulkan
Escherichia
coli yang
bermacam-macam
gejala
telah dan
menginfeksi keluhan.
manusia
Adapun
dapat
beberapa
manifestasi dari infeksi Escherichia coli yang paling sering dijumpai adalah: 1. Infeksi Saluran Kemih Infeksi saluran kemih (ISK) adalah infeksi akibat berkembangbiaknya mikroorganisme didalam saluran kemih yang di dalam keadaan normal air kemih tidak mengandung bakteri. ISK paling banyak disebabkan oleh bakteri Escherichia coli dengan kejadian hampir 39,4% (Samirah, 2006). Wanita lebih sering terkena ISK karena perbedaan struktur anatomisnya, kematangan seksual, perubahan traktus urogenitalis selama kehamilan dan kelahiran, serta adanya tumor. Gejala-gejala ISK antara laian adalah poliuria, disuria, hematuria, dan piuria. Terjadinya gangguan ginjal berhubungan dengan Escherichia coli nefropatogenik yang memproduksi hemolisin, dan antigen K (antigen bakteri Escherichia
coli yang
terletak
pada
kapsuler).
Sedangkan
pielonefritis
berhubungan dengan adanya fimbria-P (Tim Mikrobiologi FKUB, 2003). 2. Diare Diare adalah frekuensi pengeluaran dan kekentalan feses yang tidak normal (Dorland, 2002). Sumber lain mengartikan diare sebagai pengeluaran feses cair atau kental lebih dari tiga kali sehari atau lebih dibandingkan individu normal, biasanya merupakan gejala infeksi gastrointestinal yang dapat
20
disebabkan oleh beragam jenis bakteri, virus, dan parasit, infeksi menyebar melalui makanan atau minuman yang terkontaminasi atau kontak langsung dengan manusia. Angka morbiditas dan mortalitas diare cukup tinggi di negaranegara berkembang, utamanya dikalangan anak-anak usia kurang dari 1 tahun. Mortalitas diare di negara maju memang relatif kurang, namun kasus ini masih dianggap penting karena dapat menimbulkan morbiditas di masyarakat (Karsten et al., 2009; Farthing et al., 2008). Berikut adalah kelompok-kelompok Escherichia coli yang berperan dalam diare: a.
Escherichia coli Enteropathogenic (EPEC)
Penyebab penting diare pada bayi, khususnya di negara berkembang. EPEC melekat pada sel mukosa yang kecil. Faktor yang diperantarai secara kromosom menimbulkan pelekatan yang kuat. Akibat dari infeksi EPEC adalah diare cair yang biasanya sembuh sendiri taetapi dapat juga kronik. Lamanya diare EPEC dapat diperpendek dengan pemberian antibiotik. Diare terjadi pada manusia, kelinci, anjing, kucing dan kuda. Seperti ETEC, EPEC juga menyebabkan diare tetapi mekanisme molekular dari kolonisasi dan etiologi adalah berbeda. EPEC sedikit fimbria, ST toksin (toksin yang tahan panas) dan LT toksin (toksin yang labil terhadap panas), tetapi EPEC menggunakan adhesin yang dikenal sebagai intimin untuk mengikat inang sel usus. Sel EPEC invasive (jika memasuki sel inang) dan menyebabkan radang. b.
Escherichia coli Enterotoxigenic (ETEC)
Penyebab yang sering dari “diare wisatawan” dan sangat penting menyebabkan diare pada bayi di Negara berkembang. Faktor kolonisasi ETEC yang spesifik untuk menimbulkan pelekatan ETEC pada sel epitel
21
usus kecil. Lumen usus terengang oleh cairan dan mengakibatkan hipermortilitas serta diare, dan berlangsung selama beberapa hari. Beberapa strain ETEC menghasilkan eksotosin tidak tahan panas. Prokfilaksis antibakteri dapat efektif tetapi bisa menimbulkan peningkatan resistensi antibiotic pada bakteri, mungkin sebaiknya tidak dianjurkan secara umum. Ketika timbul diare, pemberian antibiotik dapat secara efektif mempersingkat lamanya penyakit. Diare tanpa disertai demam ini terjadi pada manusia, babi, domba, kambing, kuda, anjing, dan sapi. ETEC menggunakan fimbrial adhesi (penonjolan dari dinding sel bakteri) untuk mengikat sel – sel enterocit di usus halus. ETEC dapat memproduksi 2 proteinous enterotoksin: dua protein yang lebih besar, LT enterotoksin sama pada struktur dan fungsi toksin kolera hanya lebih kecil, ST enterotoksin menyebabkan akumulasi cGMP pada sel target dan elektrolit dan cairan sekresi berikutnya ke lumen usus. ETEC strains tidak invasive dan tidak tinggal pada lumen usus. c.
Escherichia coli Enterohemorhagic (EHEC)
Menghasilkan verotoksin, dinamai sesuai efek sitotoksinya pada sel vero, suatu sel hijau dari monyet hijau Afrika. Terdapat sedikitnya dua bentuk antigenic dari toksin. EHEC berhubungan dengan kolitis hemoragik, bentuk diare yang berat dan dengan sindroma uremia hemolitik, suatu penyakit akibat gagal ginjal akut, anemia hemolitik mikroangiopatik, dan trombositopenia. Banyak kasus EHEC dapat dicegah dengan memasak daging sampai matang. Diare ini ditemukan pada manusia, sapi, dan kambing.
22
d.
Escherichia coli Enteroinvansive (EIEC)
Menyebabkan penyakit yang sangat mirip dengan shigellosis. Penyakit sering terjadi pada anak-anak di negara berkembang dan para wisatawan yang menuju ke negara tersebut. EIEC melakukan fermentasi laktosa dengan lambat dan tidak bergerak. EIEC menimbulkan penyakit melalui invasinya ke sel epitel mukosa usus. Diare ini ditemukan hanya pada manusia. e.
Escherichia coli Enteroagregatif (EAEC)
Menyebabkan diare akut dan kronik pada masyarakat di negara berkembang. Bakeri ini ditandai dengan pola khas pelekatannya pada sel manusia. EAEC menproduksi hemolisin dan ST enterotoksin yang sama dengan ETEC (Triatmodjo,1992). 3. Sepsis Terjadi bila pertahanan hospes tidak adekuat, Escherichia coli kemudian bisa masuk peredaran darah dan menyebabkan sepsis. Bayi-bayi yang baru lahir sangat peka terhadap sepsis karena Escherichia coli tidak memiliki antibody IgM. Sepsis juga bisa terjadi sebagai efek sekunder dari ISK ( Dzen, dkk., 2003) 4. Meningitis Escherichia coli merupakan penyebab utama meningitis pada bayi, disamping streptokokus grup B. Hampir 75% Escherichia coli dari kasus meningitis memiliki antigen K1. Antigen ini bisa bereaksi silang dengan polisakarida kapsuler grup B dari Neisseria meningitides (Dzen, dkk., 2003) 2.2.5
Penentu Patogenisitas Escherichia coli terdiri atas beragam grup mikroorganisme yang dapat
menginfeksi berbagai sistem hospes dan memproduksi sejumlah besar faktor
23
virulensi mulai dari bentuk struktural sampai toksin yang dieksresikan. Berikut ini adalah beberapa faktor yang menentukan patogenisitas dari Escherichia coli (Dzen, dkk., 2003): 1. Faktor Permukaan Sekitar 80% Escherichia coli yang diisolasi dari penderita meningitis memproduksi kapsul asam polisialat (antigen K1). Kapsul K1 memiliki keunikan diantara antigen kapsuler Escherichia coli , karena kapsul ini tahan terhadap proses pembunuhan baik oleh neutrofil maupun serum normal manusia. Kapsul K1 juga bisa membantu kelangsungan hidup mikroorganisme dalam darah dan cairan spinal neonatus karena kemiripannya dengan bentuk embrionik asam polisialat dari neural cell adhesion molecule (NCAM). Escherichia coli memproduksi berbagai macam fimbria, yang dibagi menjadi dua kelompok, yaitu mannose resistant fimbriae dan mannose sensitive fimbriae. Fimbria I (sensitif manosa) disebut juga common pili karena ditemukan pada hampir semua Escherichia coli , fimbria ini berperan penting pada kolonisasi dengan mengikatkan diri pada mukosa usus besar, buccal cavity dan vagina. Pada mannose resistant fimbriae, faktor-faktor perlekatan yang terlibat di permukaan lebih kompleks (adhesin), disebut fimbria tipe P karena mampu melekat pada human P blood group antigens. Mannose-resistant-fimbriae dan adhesin adalah faktor perlekatan penting pada infeksi intestinal yang disebabkan Escherichia coli . Fimbria CFA1 dan CFA2 menunjukkan fungsi yang sama pada ETEC, EPEC, EAEC, sedangkan VTEC memproduksi adhesin non-fimbrial. Beberapa adhesin ini merupakan protein permukaan bakteri (Oyofo et al., 2001).
24
2. Enterotoksin Salah satu mekanise patogenik Escherichia coli dalam menyebabkan penyakit
gastrointestinal
adalah
dengan
memproduksi berbagai
macam
enterotoksin, organ sasarannya adalah usus kecil, dan hasilnya berupa diare sebagai akibat pengeluaran cairan dan elektrolit. Kemampuan produksi toksin bergantung oleh adanya plasmid yang menyandi produksi toksin. Plasmid tertentu akan memproduksi LT yang mirip dengan enterotoksin Vibrio cholera. Selain itu, Escherichia coli juga memproduksi enterotoksin yang tahan panas (ST-I dan ST-II). ST-I berikatan kuat dengan reseptor intestinal spesifik kemudian mengaktifkan guanilatsiklase pada sel mukosa intestinal, menyebabkan respon sekresi terutama menghambat absorbsi Na dan Cl oleh membran brush border . Mekanisme ST-II masih belum diketahui, tapi tidak melibatkan produksi siklik nukleotida (Mittehuemer et al., 2010). 3. Verotoksin (shigalike toxins ) Escherichia coli yang diinfeksi bakteriofaga dapat memproduksi sitotoksin yang disebut verotoksin. Disebut demikian, karena efek sitotoksinnya menetap pada kultur sel dan jaringan vero, yaitu lapisan sel ginjal kera. Verotoksin terbagi menjadi dua jenis, yaitu VT-1 dan VT-2. VTEC berhubungan dengan tiga sindrom, yaitu diare, kolitis hemoragik dan HUS ( hemolytic uremic syndrome). Karena kemiripan dengan shigatoxin, maka toksin ini juga disebut shigalkie toxin (SLT). Timbulnya penyakit oleh VTEC berhubungan dengan kadar toksin. High level VTEC memproduksi sejumlah besar toksin dalam cairan supernatan dari biakan dan berhubungan dengan kolitis hemoragik, diare dan HUS (Dzen, dkk., 2003; Kappeli et al., 2011).
25
2.3
Antibakteri Antibiotika adalah segolongan senyawa, baik alami maupun sintetik yang
mempunyai efek menekan atau menghentikan suatu proses biokimia di dalam organisme, khususnya dalam proses infeksi bakteri. Obat antibakteri mempunyai susunan kimiawi dan cara kerja berbeda antara obat satu dan obat yang lainnya (Brooks et al., 2004). Antibakteri mengganggu bagian-bagian bakteri yang peka, yaitu: 1. Menghambat sintesis dinding sel 2. Menghambat sintesis protein 3. Menghambat sintesis asam nukleat 4. Antagonis metabolit (Dzen, dkk., 2003). Antibiotika
sering
disebut
bakteriostatik
atau
bakterisidal.
Istilah
bakteriostatik menggambarkan suatu obat yang sewaktu-waktu menghambat pertumbuhan mikroorganisme. Keberhasilan pengobatan ini sering bergantung pada partisipasi mekanisme pertahanan tubuh inang. Istilah bakterisidal digunakan untuk obat yang menyebabkan kematian organisme (Balows et al., 1991).
2.4 Uji Kepekaan terhadap Antibakteri In Vitro Penentuan aktifitas bahan antibakteri dapat dilakukan dengan dua metode dasar, yaitu: 2.4.1
Metode dilusi
1. Dilusi Tabung Tes ini dikerjakan dengan menggunakan satu seri tabung reaksi yang diisi media cair dan sejumlah sel mikroba tertentu yang akan diuji. Kemudian masingmasing tabung diisi dengan obat yang telah diencerkan secara serial.
26
Selanjutnya seri tabung diinkubasikan pada suhu 37ºC selama 18-24 jam dan diamati terjadinya kekeruhan pada tabung. Konsentrasi terendah pada tabung yang ditunjukkan dengan hasil biakan yang mulai tampak jernih (tidak ada pertumbuhan mikroba) adalah KHM (Kadar Hambat Minimal) dari obat. Selanjutnya biakan dari semua tabung yang jernih diinokulasikan pada media agar padat, diinkubasikan, dan keesokan harinya diamati ada tidaknya koloni mikroba yang tumbuh. Konsentrasi terendah pada biakan pada yang ditunjukkan dengan tidak adanya pertumbuhan bakteri adalah KBM (Kadar Bunuh Minimal) dari obat terhadap bakteri uji. Untuk menentukan KHM dapat juga dilakukan dengan cara menggunakan medium agar padat yang disebut dengan metode E test (Dzen, dkk., 2003). 2. Dilusi agar Uji kepekaan antimikroba yang lain adalah dengan menggunakan metode dilusi agar. Metode ini digunakan untuk menentukan konsentrasi minimum yang dibutuhkan suatu bahan antimikroba untuk membunuh atau menghambat mikroorganisme. Cara ini memiliki kelebihan dibanding metode lain karena fleksibilitasnya. Fleksibilitasnya antara lain adalah format hasilnya dapat berupa kuantitatif (KHM dalam satuan mikrogram per mililiter) maupun dalam bentuk kategori (susceptible, moderately susceptible atau resistant ) atau dapat menggunakan keduanya. Keuntungan lain metode ini adalah kemampuannya untuk mendeteksi berbagai pola resistensi yang mungkin tidak terdeteksi oleh metode difusi cakram (Balows et al., 1991). 2.4.2
Metode difusi Tes ini dikerjakan dengan menggunakan cahaya kertas saring yang
mengandung bahan anti mikroba yang telah ditentukan kadarnya. Cakram
27
kemudian ditempatkan pada media padat yang telah diberi bakteri uji. Setelah diinkubasi, diameter are hambatan dihitung sebagai daya hambat obat terhadap bakteri uji. Area hambatan yang terbentuk ditunjukkan sebagai daerah yang tidak memperlihatkan adanya pertumbuhan bakteri disekitar cakram kertas saring (Brooks et al., 2004). Untuk mengevaluasi hasil uji kepekaan tersebut, apakah isolat mikroba sensitif atau resisten terhadap obat, dapat dilakukan dua cara seperti berikut ini: 1. Cara Kirby Bauer Dengan membandingkan diameter area jernih (zona hambatan) di sekitar cakram dengan tabel standar yang dibuat oleh NCCLS ( National Commitee for Clinical Laboratory Standard ). Dengan tabel NCCLS ini dapat diketahui kriteria sensitif, sedang, atau resisten. 2. Cara Joan-Stokes Dengan membandingkan radius zona hambatan yang terjadi antara bakteri kontrol yang sudah diketahui kepekaannya terhadap obat tersebut dengan isolat bakteri yang diuji. Dengan cara ini, prosedur uji kepekaan untuk bakteri kontrol dan bakteri uji bersama-sama dalam satu piring agar (Dzen, dkk., 2003).
2.5 Kadar Hambat Minimal (KHM) dan Kadar Bunuh Minimal (KBM) Keefektifan antibakteri terhadap bakteri berhubungan dengan konsep KHM. KHM adalah konsentrasi antibakteri terendah
yang bisa menghambat
pertumbuhan bakteri. KBM adalah konsentrasi antibakteri terendah yang bisa membunuh bakteri. Bakteri dikatakan mati apabila tidak tumbuh pada inokulasi ke dalam medium kultur yang secara normal mendukung pertumbuhannya (Greenwood, 1992).
28
KHM sangat penting dalam diagnosis laboratoris untuk mengkonfirmasi resistensi mikroorganisme terhadap bahan antibakteri dan juga untuk memonitor aktivitas bahan antibakteri baru. KHM biasanya berkenaan dengan pengukuran laboratoris dasar dari aktivitas bahan antibakteri yang melawan bakteri (Brooks et al., 2004).
